JP3166141B2 - インターフエイス回路 - Google Patents

インターフエイス回路

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JP3166141B2 JP23312093A JP23312093A JP3166141B2 JP 3166141 B2 JP3166141 B2 JP 3166141B2 JP 23312093 A JP23312093 A JP 23312093A JP 23312093 A JP23312093 A JP 23312093A JP 3166141 B2 JP3166141 B2 JP 3166141B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電源とデジタル信号と
を共に共通の伝送線路で伝送するフイールドバスとフイ
ールド信号を処理する信号処理回路との間に設けられる
インターフエイス回路に係り、特に、安全性の高い本質
安全防爆機能が得られるように改良されたインターフエ
イス回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は従来のフイールドバス対応の通常
のインターフエイス回路を中心とする構成を示す構成図
である。10はフイールド信号を処理する信号処理回路
であり、例えば圧力、差圧などを信号処理してデジタル
信号として出力するものである。
【0003】11はフイールドバスであり、伝送線
1、L2を介してフイールド側の複数の信号処理回路1
0などに直流電源を供給し、同時にフイールド側の信号
処理回路10などと上位の制御機器(図示せず)などと
を接続してデジタル信号の送受を行う。
【0004】12は信号処理回路10とフイールドバス
11との間に挿入される従来のインターフエイス回路で
ある。次に、このインターフエイス回路12の内部につ
いて説明する。
【0005】T1、T2は接続線L1、L2でそれぞれフイ
ールドバス11と接続される端子である。T3、T4、T
5はそれぞれ信号処理回路10と接続される端子であ
る。
【0006】端子T1とT2の間には、電流制御回路13
とツエナダイオードなどで構成された電圧レギュレータ
14と帰還抵抗Rf1とが直列に接続され、この電圧レギ
ュレータ14の両端には制御回路15の電源端が接続さ
れ、この両端に定電圧VCを発生させている。
【0007】この電圧レギュレータ14の両端は信号処
理回路10の電源端T3とT4に接続され、信号処理回路
10の回路電源として定電圧VCを供給している。一
方、信号処理回路10の端子T5からは圧力、差圧など
のフイールド情報に対応するデジタル信号VDが出力さ
れる。
【0008】また、帰還抵抗Rf1からは、伝送電流IS
に比例した帰還電圧Vf1が出力され、これらのデジタル
信号VDと帰還電圧Vf1は、制御回路15に入力されて
内蔵される基準値に対応して伝送電流ISを一定に保持
べき制御電圧VSとして出力する。フイールドバス11
から取り込むこの一定に保持すべき伝送電流ISは、I
SA/SP50の規格では10mAとされている。
【0009】以上の構成において、インターフエイス回
路12はフイールドバス11から一定の伝送電流IS
取り込み、これを用いて電圧レギュレータ14で定電圧
Cを作って信号処理回路10に供給する。
【0010】一方、信号処理回路10はデジタル信号V
Dを制御回路15に出力し、帰還電圧Vf1と併せて信号
処理をして、その結果を制御電圧VSとして電流制御回
路13に出力して伝送電流ISを一定に保持すると共に
デジタル信号VDに対応する信号はフイールドバス11
に送出する。
【0011】この場合の端子T1とT2とからみた最小動
作電圧VMIN(1)は、 VMIN(1)=VC+IS・Rf1+V13 (1) で示される。ただし、V13は電流制御回路13の両端の
最小動作電圧である。
【0012】図3は従来の統一電流に対応する本質安全
防爆基準を満足するインターフエイス回路を中心とする
構成を示す構成図である。端子T1とT2の間には、伝送
線L 1、L2を介して直流電源16と受信抵抗17との直
列回路が接続され、インタフエイス18を介して信号処
理回路19に電圧を供給している。
【0013】次に、このインタフエイス18の内部につ
いて説明する。端子T1とT2の間には、電流制御回路2
0と電流制限抵抗RS1とツエナダイオードなどで構成さ
れた電圧レギュレータ14と帰還抵抗Rf2との直列回路
が接続されている。
【0014】この電圧レギュレータ14の両端には制御
回路21の電源端が接続され、この両端に定電圧VC
発生させている。電流制御回路20と電流制限抵抗RS1
の接続点C1と、電圧レギュレータ14と帰還抵抗Rf2
の接続点C2との間にはダイオードD1、D2、D3の並列
回路が接続されている。
【0015】信号処理回路19は例えば圧力、差圧など
のセンサ信号を信号処理してアナログ信号VAとして制
御回路21の入力の一端に出力する。また、制御回路2
1の入力の他端には帰還抵抗Rf2の両端に発生する帰還
電圧Vf2が印加される。
【0016】そして、制御回路21はこれらのアナログ
信号VAと帰還電圧Vf2とが一致するように電流制御回
路20を制御する。この結果として、アナログ信号VA
に対応する電流信号ILを例えば4〜20mAの統一さ
れた信号として受信抵抗17に送出する。
【0017】この場合に、信号処理回路19側から受信
抵抗17側に、本質安全防爆基準に規定したエネルギー
が送出されないように、異常時には電流制限抵抗RS1
並列接続されたダイオードD1、D2、D3群で電圧制限
を行う。正常動作のときは、ダイオードD1、D2、D3
群には電流は流れない。
【0018】この場合の端子T1とT2とからみた最小動
作電圧VMIN(2)は、 VMIN(2)=VC+IL(RS1+Rf2)+V20 (2) で示される。ただし、V20は電流制御回路20の両端の
最小動作電圧である。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような図2に示す従来のフイルドバス対応のインターフ
エイス回路12に、図3に示すような従来の4〜20m
Aの統一電流に対応し本質安全防爆基準を満足するイン
ターフエイス回路をそのまま応用すると、帰還抵抗Rf2
での電圧降下分だけ最小動作電圧を押し上げることとな
る。この結果、本質安全防爆の基準に照らして、最小動
作電圧に対するマージンが小さくなり、安全性の低下を
招くという問題がある。
【0020】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための構成として、直流電流とデジタル信号と
を共に伝送電流として伝送するフイールドバスの一端に
一端が接続され制御信号により先の伝送電流を一定に制
御する電流制御回路と、この電流制御回路の他端と先の
フイールドバスの他端との間に接続され両端の電圧を所
定値に制限する電圧制限素子と、フイールド信号を処理
して先のデジタル信号として伝送する信号処理回路と先
の電流制御回路の他端との間に直列に接続された電流制
限抵抗と、先のフイールドバスの他端と先の電流制御回
路の他端の間に接続された電圧レギュレータと、この電
圧レギュレータの両端に電源端が接続され先の電流制限
抵抗に発生する帰還電圧と先のデジタル信号とが入力さ
れて先の制御信号を出力する制御手段とを具備し、先の
電流制限抵抗に先の電圧制限素子の両端電圧を所定値に
制限し、信号処理回路から流出するエネルギーを制限し
て本質安全防爆基準を満足させる機能と、先の伝送電流
を検出する機能の両方を持たせるようにしたものであ
る。
【0021】
【作 用】直流電流とデジタル信号とを共に伝送電流と
して伝送するフイールドバスの一端に一端が接続された
電流制御回路は、制御信号により先の伝送電流を一定に
制御する。
【0022】電流制限抵抗は、先の電圧制限素子の両端
電圧を所定値に制限し、信号処理回路から流出するエネ
ルギーを制限し本質安全防爆基準を満足させる。
【0023】また、電流制限抵抗には伝送電流に応じた
帰還電圧が発生する。これによって、電流制限抵抗は伝
送電流を検出する。制御手段には先の電流制限抵抗に発
生する帰還電圧と先のデジタル信号とが入力され、これ
らを信号処理して先の制御信号を出力することにより先
の伝送電流を一定に制御する。
【0024】このようにして、先の電流制限抵抗に本質
安全防爆と先の伝送電流の検出の双方の機能を持たせる
ようにして、最小動作電圧の低下を防ぎ、本質安全に対
する安全性を向上させる。
【0025】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を用いて説
明する。図1は本発明の1実施例の構成を示す回路図で
ある。なお、図2に示す従来のフイールドバス対応のイ
ンターフエイス回路と同一の機能を有する部分には同一
の符号を付して適宜にその説明を省略する。
【0026】端子T1とT2の間には、伝送線L1、L2
介してフイールドバス11が接続され、フイールドバス
11はインタフエイス22を介して信号処理回路10に
電圧を供給している。端子T1とT2の間には、電流制御
回路13と電流制限抵抗RS2とツエナダイオードなどで
構成された電圧レギュレータ14との直列回路が接続さ
れている。
【0027】この電圧レギュレータ14の両端には制御
回路23の電源端が接続され、この両端に定電圧VC
発生させている。電流制御回路13と電流制限抵抗RS2
の接続点C3と端子T2との間にはダイオードD1、D2
3の並列回路が接続されている。
【0028】また、この電圧レギュレータ14の両端は
信号処理回路10の電源端T3とT4に接続され、電圧レ
ギュレータ14は信号処理回路10の回路電源として定
電圧VCを供給している。一方、信号処理回路10の端
子T5からは圧力、差圧などのフイールド情報に対応す
るデジタル信号VDが出力される。
【0029】電流制限抵抗RS2からは、伝送電流IS
比例した帰還電圧Vf3が出力され、これらのデジタル信
号VDと帰還電圧Vf3は制御回路23に入力されて内蔵
される基準値に対応して伝送電流ISを一定に保持べき
制御電圧VSを出力する。
【0030】フイールドバス11から取り込むこの一定
に保持すべき伝送電流ISは、図2の場合と同じくIS
A/SP50の規格に沿って10mAである。以上の構
成において、インターフエイス回路22はフイールドバ
ス11から一定の伝送電流ISを取り込み、これを用い
て電圧レギュレータ14で定電圧VCを作って信号処理
回路10に供給する。
【0031】一方、信号処理回路10はデジタル信号V
Dを制御回路23に出力し、制御回路23は帰還電圧V
f3と併せて信号処理をして、その結果を制御電圧VS
して電流制御回路13に出力して伝送電流ISを一定に
保持すると共にデジタル信号VDに対応する信号をフイ
ールドバス11に送出する。
【0032】この場合の端子T1とT2とからみた最小動
作電圧VMIN(3)は、 VMIN(3)=VC+IS・RS2+V13 (3) で示される。
【0033】したがって、図3に示す従来の本質安全防
爆基準を満たすインターフエイス回路での最小動作電圧
を示す(2)式と比較すると、帰還抵抗Rf2の電圧降下
分だけ最小動作電圧にマージンを持たせることができ
る。このため、このマージンに対応する分だけ電流制限
抵抗RS2の値を大きくすることが可能となり、安全性が
向上する。
【0034】
【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに本発明によれば、本質安全防爆基準を満足させるた
めの電流制限抵抗に帰還抵抗の機能をもたせるように構
成したので、最小動作電圧を下げることができ、このた
め電流制限抵抗を大きくすることができ、安全性の向上
に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例の構成を示す回路図である。
【図2】フイールドバス対応の従来のインターフエイス
回路を中心とする構成を示す構成図である。
【図3】統一電流に対応し本質安全防爆基準を満足する
従来のインターフエイス回路を中心とする構成を示す構
成図である。
【符号の説明】
10、19 信号処理回路 11 フイールドバス 12、18、22 インターフエイス回路 13 電流制御回路 14 電圧レギュレータ 15、21、23 制御回路 16 直流電源 17 受信抵抗 RS1、RS2 電流制限抵抗 Rf1、Rf2 帰還抵抗

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流電流とデジタル信号とを共に伝送電流
    として伝送するフイールドバスの一端に一端が接続され
    制御信号により前記伝送電流を一定に制御する電流制御
    回路と、この電流制御回路の他端と前記フイールドバス
    の他端との間に接続され両端の電圧を所定値に制限する
    電圧制限素子と、フイールド信号を処理して前記デジタ
    ル信号として伝送する信号処理回路と前記電流制御回路
    の他端との間に直列に接続された電流制限抵抗と、前記
    フイールドバスの他端と前記電流制御回路の他端の間に
    接続された電圧レギュレータと、この電圧レギュレータ
    の両端に電源端が接続され前記電流制限抵抗に発生する
    帰還電圧と前記デジタル信号とが入力されて前記制御信
    号を出力する制御手段とを具備し、前記電流制限抵抗に
    前記電圧制限素子の両端電圧を所定値に制限し、信号処
    理回路から流出するエネルギーを制限して本質安全防爆
    基準を満足させる機能と、前記伝送電流を検出する機能
    の両方を持たせたことを特徴とするインターフエイス回
    路。
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